講座導語

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機于1997年正式推向市場，迄今已在家電、工業和汽車空調等領域獲得廣泛應用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎、功能、應用和失效分析技巧，旨在幫助讀者全面了解并正確使用該產品。

變頻空調應用中DIPIPM的健康管理

Q有沒有更貼近我們生活的例子？

A那就說說我們生活中常用的空調吧。

DIPIPM幾乎是伴隨著變頻空調的發明而誕生。變頻空調是很久很久以前，為了解決日本東西部的供電頻率差異，人們想出來的一個辦法。因為東日本的供電頻率是50赫茲，而在包括名古屋、京都和大阪在內西日本的供電頻率是60赫茲。那么在非變頻機型里，就會涉及到兩套完全不同部件清單。對于部件采購和銷售都會有很大的麻煩。為了解決這個問題，工程師們想到了變頻，以交直交的形式來統一電路設計。而我們目前經常提到的節能，靜音等效果并不是最初的目的。

在相當長的時間里，變頻空調里只有壓縮機采用了變頻技術。而目前最新的高能效空調都至少擁有3個變頻“電機”，包括1個變頻壓縮機，1個室外風機和1個室內風機。如圖15所示。

圖15 變頻空調的結構

接下來我們就以驅動壓縮機的主DIPIPM為例，看看怎么在實際應用中評價器件的運行壽命。

首先我們需要了解變頻空調在不同工況下的運行狀況。根據空調的不同運行條件，選擇若干組比較典型的運行工況，像表6這樣。

表6 空調惡劣工況舉例

接下來，我們就要像3.2節中介紹的那樣對每一種工況進行功耗仿真，以確定每種工況下實際產生的溫升ΔTj。

假設測試條件如下：

SLIMDIP-L, Vcc=300V, fc=5kHz, Ic=7.5Arms, fo=60Hz, PF=0.8, M=1.0, Ts=90℃

圖16 空調仿真數據

所以在這次運行中，Tc從Ta=50℃開始上升，直到90℃；而Tj從Ta=50℃開始上升，直到119.7℃。

ΔTj = 119.7℃ - 50℃ ≈ 69.7℃

結合圖5，完成30000個周期后，DIPIPM故障率約為1%，記為Ln。

Q那怎么把周期數換算成年呢？

A這是最復雜的一部分

我們可以利用表7和表8進行統計和計算。

表7 氣溫→運行次數示例

表8 運行次數→壽命示例

顯然，表7牽扯出兩個很難填平的大坑，各地的氣象條件以及不同用戶的使用習慣。顯然北京會開更多制熱和除霜，而廣州會開更多制冷以及除濕。而別墅和普通住宅，大平層和老破小也會造成很大的差異。如果說各地的氣象數據還可以根據各地氣象臺的數據做個統計。那么用戶習慣則更依賴專業工程師的經驗判斷。

Q有了公式也算是有一種辦法了，為什么你還這么糾結？

A因為按照這套思路做出來的結果，可以說有用，也可以說沒什么用。

雖然之前的分析看起來都很有道理，但是我們并沒有足夠多壞品來證明這套理論的正確性。截止發稿時，三菱電機DIPIPM的發貨量已經超過10億片了。但是明確定性為功率循環壽命問題的損壞，實際上只有個位數。而在三菱電機收到各種“高齡”DIPIPM壞品中，更多的也只是各種過壓，過流和過熱。

其實，仔細想想也可以理解這里面的道理。

首先，如果一臺空調能運行10年以上出現了損壞，大多數用戶的選擇會是買一臺新的。如果運氣比較好，驅動器能回到空調原廠。空調廠是否會將DIPIPM返回三菱電機也是一個概率問題。這就導致返回到三菱電機的“高齡”DIPIPM數量及其稀少。

其次，空調是一個復雜系統，里面有機械部件，有電氣部件。每一個器件都會有自己對應的壽命極限。而空調的壽命取決于其中最短的那個器件。另一方面高齡的空調更像一個高齡的老人，各種特性的劣化導致最終一個普通工況就成了壓死駱駝的最后一根稻草。熱疲勞損壞的前提是器件能扛過各種過壓過流過熱，但是很多時候它抗不過。

Q感謝大師的講解，能對DIPIPM壽命管理的相關內容進行簡單總結嗎？

A隨緣，隨緣就好。有緣人立地成佛，無緣魂炸雞啤酒。命中自有定數。

關于三菱電機

三菱電機創立于1921年，是全球知名的綜合性企業。在2022年《財富》世界500強排名中，位列351名。截止2022年3月31日的財年，集團營收44768億日元（約合美元332億）。作為一家技術主導型企業，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業信譽在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發和生產半導體已有60余年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引、工業與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。

審核編輯：湯梓紅